(57)【要約】      （修正有）【課題】  屋根凹凸面に対する熱媒体の斜め方向への散布では尾根が遮蔽物になって濡れムラができやすく、また粒子が外気中を飛翔するため大気への放熱ロスが大きい。【解決手段】  緩勾配の折半屋根の尾根を形成する凸所１の側縁から離して囲み２を設け、この囲みを散水手段２０より供給される媒体の溜る貯水区域とする一方、囲みの側壁２ａと凸所の側縁との間に棚状の表面１ｂを設け、囲みに設けたオリフィス２ａより周囲の棚状の表面に熱媒体を流出させ、棚状の表面を覆う吸液材３ａに熱媒体を吸水させ拡散させながら凸所の側縁を越えて凸所の裾の傾斜側面３に受け渡し、この傾斜側面の吸液材に保水させて流下させ、折半屋根の谷部５に集め勾配に沿って流し排水する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩勾配の折半屋根の尾根を形成する凸所の側縁から離して囲みを設け、この囲みを散水手段より供給される熱媒体の溜る貯水区域とする一方、囲みの側壁と凸所の側縁との間に棚状の表面を設け、囲みに設けたオリフィスより周囲の棚状の表面に熱媒体を流出させ、棚状の表面を覆う吸液材に熱媒体を吸水させ拡散させながら凸所の側縁を越えて凸所の裾の傾斜側面に受け渡し、この傾斜側面の吸液材に保水させて流下させ、折半屋根の谷部に集め勾配に沿って流し排水する緩勾配折半屋根の散水熱交換方法。
【請求項２】
請求項１に記載された緩勾配折半屋根の散水熱交換方法において、前記囲みはチャンネル材から構成され、内部の底が両側にむけて傾斜している緩勾配折半屋根の散水熱交換方法。
【請求項３】
請求項１に記載された緩勾配折半屋根の散水熱交換方法において、前記囲みは両側に凸所の側縁に向かう方向に傾斜したリブを備えている緩勾配折半屋根の散水熱交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、折半形式をした緩勾配屋根の散水熱交換方法、より具体的には緩勾配折半屋根の散水融雪方法および／または散水冷却方法に係る。豪雪地では、冬期に融雪目的のために利用し夏期には屋根冷却に用いることができる。
本明細書中では、説明の便宜上、融雪を事例とした説明がされている。
【背景技術】
【０００２】  １０分の１から１００分の１といった緩勾配の凹凸折半屋根は屋根構造が単純で耐圧性に優れているため、規模の大きな建物に多く見られる屋根形式である。積雪量が２．５ｍ程度までの耐雪屋根構造体として豪雪地域では汎用されている。
こうした大型の緩勾配折半屋根の融雪には地下水の散水方式が一般的であり、散水にはスプリンクラや噴射ノズル等の散布器を使用する事例が多く見られる。スプレイ散水は広範囲に拡散させることができるので、散布器を点在させておけば大規模な屋根面であっても想定される平均的積雪量の範囲内であればこれに対処することができる。【０００３】  しかし、長時間わたり多量の雪が降り続くと融雪が追いつかず、屋根凹凸面に対する熱媒体の斜め方向への散布では尾根が遮蔽物になって濡れムラができやすく、また粒子が外気中を飛翔するため大気への放熱ロスが大きい。
また風雪が強くてスプレイ水が飛ばされてしまうときには散水の効果が失われる。このような状況下では雪溜りが拡大し残雪がつながって屋根表面を広範囲に雪が被り、下側にトンネルが形成され、やがては屋根全面が雪で覆われ積雪が拡大していく。降雪量は軽微な年と甚だしい年の差が大きく、また記録的な大豪雪に見舞われる可能性もあって予測困難なのが実態である。【０００４】  設備能力に余力を持たせるために、散布器の設置間隔を狭めたり散水量を多くするなど熱の投入量を増やす方法にも限界がある。豪雪地帯での散水量として１平米あたり毎分０．５リットル程度なら多いとは言えないが、この水量でも４千〜５千平米の屋根では毎分２トン以上が消費される。１物件あたりの消費量としては時間あたり１２０トン以上、日量では約３０００トンにもなり、これが数日も続けばその水量は尋常ではなく、大型屋根での地下水利用は恒常的な設備にはなりにくい。【０００５】  豪雪地に大型工場を誘致する場合、この課題は大きな障害である。新たに井戸を掘削するには規制があって許可がされないこともある。ボイラー加熱方式を採用するには有資格者の管理する大型ボイラーの導入と高額の燃費を覚悟しなければならない。【０００６】  この解決策として、凹凸屋根に平板を設置して平坦面を形成して融雪する方法につき評価してきた。この方法は、平坦面であるから融雪性能には優れていはいるものの、事実上、屋根の葺きなおしに相当し工事費の嵩む難点がある。
【特許文献１】  特開２００４−１４９７８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  解決しようとする問題点は、折半屋根の頂上部を跨がって敷設する平板はそれ自体が耐雪強度を備えた軽量な部材要素であって、しかも風圧対策を考慮に入れて屋根の支保構造に安定的に固定しておかなければならないので設置費用が高額になり、大型の折半屋根に採用するには費用対効果の観点から著しく困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明は、熱媒体を屋根面に広く均一に分布させるために、多く雪を被る尾根の凸部に投入初期の熱媒体を滞留させながら、尾根頂上部の融雪と周辺への散水を同時に行ない屋根全面を融雪することを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  屋根の尾根の表面積は小さいので供給される熱媒体の水量が少なくても尾根の凸部には熱媒体の溜りを確実に形成でき、頂上部に積もった雪を溶かしながら熱媒体を尾根の縁に沿って細かく分散して裾野の傾斜側面に流下させ、傾斜側面の吸液材に保水拡散させ保水材に付着した雪層を留めた状態のまま溶かすことができる。
勾配に沿って縦に伸び間隔をおいて並列する長細い尾根を用いるため、結果的に１つの広い融雪面を規則性を持たせて配置した少ない散水量に見合う面積に小分けしたことに相当し、これら融雪面から周辺の裾野の傾斜側面に均等に熱媒体を分配するため散水は凹凸全面にわたり均一であり、効率よく短時間で融雪を行える。けじめよく散水をきりあげられるから熱媒体を無駄に流さなくてすむ。限られた量の熱媒体を有効に利用できる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  熱媒体をムラなく散布するのが困難な凹凸屋根面に熱媒体を広く拡散させて確実に融雪するという目的を、屋根の様式を変更せずそのままの形態で行なう手順の下で実現した。
【実施例１】
【００１１】  図１は、本発明の散水熱交換方法を示す簡略説明図である。
緩勾配の折半屋根の尾根の頂上部または凸所１の中間部は、流動する熱媒体を溜め置きながら周囲に流出させる貯水区域が占め、そして貯水区域は尾根がそうであるように並列して位置している。
貯水区域は、図２に示すように、尾根を形成する凸所１に囲み２を設けて形成されている。そのため、囲みの経路は尾根の凸所に沿った縦方向の勾配を備えている。囲み２を構成するものとして、例えば、足で踏み付けても損傷しにくいゴムや合成樹脂、あるいは剛性のあるアルミ等の押出し成形品のチャンネル材を使用することができる。他に、長尺の棒状部材やアングルを用いて土手や仕切りを形作り、チャンネル材の場合と同様の熱媒体の溜る囲み２を構成してもよい。【００１２】  囲み２の側壁２ａにはオリフィス２ｂが間隔をおいて形成されている。オリフィス２ｂは図示のようなスリットの他、Ｖカット、円形穴といった形態の流出供給口である。
囲みの上流側に供給される熱媒体は勾配に沿って移動しながら囲み内に貯水され、側部に設けたオリフィス２ｂから周囲に流出していく（図３）。囲み２は上向きに開放されているので降る雪は熱媒体に接触し、また囲み内に積もってしまった雪は熱媒体の流入により急速に溶解する。【００１３】  囲み２の貯水区域と凸所の縁との間は棚状の表面１ａをしている。この棚状の表面は熱媒体の拡散区域を形成している。拡散区域の棚状の表面には吸液材３ａが接着されている。棚状の表面１ａは緩勾配をしているので、囲みのオリフィス２ｂから流出した熱媒体は棚状の表面の吸液材に乗ったまま吸収され拡散されて横に広がるようになる。従って、棚上に降る雪は拡散した熱媒体に接触して溶解し、既に積もっている雪はオリフィスから流出して拡散する熱媒体と雪層の底面が接触し雪層は下側から溶解していく。【００１４】  図示の例では、チャンネル材２ａは残水させないために内部の底２ｄが両側にかけて傾斜している。また、チャンネル材は両側にリブ２ｃを備え、吸液材はこのリブ２ｃを覆っている。オリフィス２ｂを通り抜けリブ２ｃの勾配に誘導され熱媒体は拡散しながら凸所の側縁に向けて移動していく。【００１５】  前記吸液材には、例えば、黒板塗料のような吸水性塗料、吹付けモルタル、繊維質の布を使用することができる。繊維布を使用する場合、裏面に塗布した粘着剤や接着剤により貼りつけて設置することができる。繊維素材には耐候性の観点から、例えば、平織織布を使用することができる。【００１６】  前記拡散区域から下がる尾根の傾斜側面３は熱媒体の流下区域であり、拡散区域と同様に吸液材３ａが接着されている。
囲み２のオリフィス２ｂから流出した熱媒体は拡散区域の吸液材３ａにより面状に拡散し、やがて凸所の側縁を越えながら均されて均等に流下していく。拡散区域から流下区域にいたる図示の吸液材は連続したものとして示してあるが、凸所側縁を境界としてそれぞれの区域に独立して設ける態様とすることもできる。
流下区域の吸液材は熱媒体を保水し、吸液材の表面に付着した雪は吸液材側から熱媒体を自吸して融けていく。吸液材が織布であれば雪の滑止めの性質は強く発揮され、吸液材に付着した雪をできるだけ止めたまま融かす働きをする。傾斜側面に降り積もった雪が斜面を滑り落ちて谷部を埋めてしまい、融雪の妨げとなることがない。
流下区域を流れ落ちた熱媒体は排水区域の谷部５に集まり屋根の勾配に沿って流下していく。【００１７】  囲み２内への熱媒体の供給は、例えば、散水手段２０を用いて行われる。図４に示すように、散水手段２０は囲みの上流側に位置している。囲み内に供給された熱媒体は尾根の勾配に沿って下流側に移動しつつ囲み内に充満し、貯水されながらオリフィス２ｂより拡散区域に流出していく。
囲み２は下流側に止水壁２ｅを備え、囲み２を仕切っている。１つの囲みの縦方向長さは投入される熱媒体の温度にもよるが、例えば、投入される熱媒体が摂氏３０度の温水２リットルとすれば約３．８メートル程である。囲みの止水壁２ｃに近接して排水孔２ｆが設置され、散水手段２０からの給水を停止すれば、囲み末端の残水はやがて排水孔２ｆを通じて排出され、囲み内に熱媒体が残留しないようにしている。【００１８】  図５と図６は、複数の散水手段２０の設置形態と操作手順を説明している。
図５は屋根の斜視図である。融雪のための散水区域は複数のブロックに分割して扱われる。説明に用いる１２００平米の屋根は横に５列、縦に６分割された合計３０の融雪のためのブロック１０を形成している。これらブロック１０の各々に散水手段２０が設置されている。散水手段２０は、図示の例では散水ヘッダである。散水ヘッダの口径は４０φ、これに連絡する給水管３の口径は２５φである。
各ブロック１０の面積は４０平米、それぞれの散水手段２０からは他から独立して１つの散水手段ごとに散水が行われる。１つの散水手段による散水量は１平米あたり約８００ｃｃ、１ブロックあたり約３２リットル／毎分である。【００１９】  個々の散水手段２０に至る給水管３０の途中位置には電動式の開閉弁４が配置されている。給水管３０は主配管５０に連結されている。主配管５０は井戸もしくはボイラーに接続されている。ボイラーからの温水を使用する場合、処理時間を短縮するために摂氏３０度から５０度の高温水を使用することができる。ボイラーの能力は６万キロ級のものが使用される。【００２０】  開閉弁４０を開閉操作して順次に散水手段２０に通水しブロック毎の散水操作が行なわれる。散水手段２０と給水管３０の相対的な位置関係から、給水管の凍結対策のために開閉弁４０は３方弁が使われている。この３方弁は閉鎖状態で排水管３０ａから下流側の給水管３０の排水を行なう。なお、開閉弁に二方弁と三方弁のいずれを使用するか、またこれら開閉弁を地上に設置するか屋根に置いておくかは単なる選択事項である。【００２１】  図６は、開閉弁の制御方法を示している。開閉弁４０の各々は作動出力を発する出力時間可変のタイマーにより個々に開放時間をセットされている。図示の例では、開閉弁４０への出力時間は、例えば２０分である。最初のタイマーＡが起動して開閉弁４０を２０分開放する。図９のタイマーＡの管理する開閉弁４０は、図８の屋根左端の最下段の散水手段２０に至る給水管３０の開閉を行なう。２０分経過してタイマーＡはタイムアップし開閉弁４０を閉じる。数分の時間差をおいて後続のタイマーＢが起動して開閉弁を、例えば２０分開放し屋根左端の下から２段目の散水手段への温水の供給を開始する。２０分経過してタイマーＢはタイムアップし開閉弁を閉じる。同様に、タイマーＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆの順に作動とタイムアップを順番に繰り返し、それぞれが分担する開閉弁を順番に開閉してより上段の散水手段に移行しながら散水を行なう。
タイマーＧは屋根の左から２番目の列の最下段の散水手段２０に至る給水管３０の開閉を行なう。２０分経過してタイマーＧはタイムアップし開閉弁４０を閉じる。数分の時間差をおいて後続のタイマー（図示せず）が起動して開閉弁（図示せず）を２０分開放し、屋根の左から２番目の列の下から２段目の散水手段２０への温水の供給を開始する。２０分経過してこのタイマーはタイムアップし開閉弁を閉じる。同様に、後続のタイマーは順に作動とタイムアップを繰り返し、それぞれが分担する開閉弁を順番に開閉してより上段の散水手段に移行しながら散水を行なう。【００２２】  前記タイマーのすべてがタイムアップした後、必要とあらば、これらのタイマーのすべてをリセットして再び最初のタイマーから順次に動作させる目的で、リセット手段Ｘ１を設置しておくことができる。リセット手段にはオン／オフ動作するリセットタイマーを使用できる。例えば、一連のタイマーがタイムアップしたままの状態でこれらタイマーの電源をオフにし、所定時間が経過してオン出力を発してタイマーの時系列動作を再開させることができる。
雪が降り続いている場合、または残雪状況に応じて、前記リセット手段Ｘ１の働きによりタイマーＡ〜の出力機能を回復させ、散水手段から散水を繰り返して行なえるようにできる。
Ｘ２は押しボタン式の手動のリセット手段を表している。目視により残雪が認められるときには、この押しボタンを押して一連のタイマーをリセットして散水を再開することもできる。【００２３】  Ｙはリセット手段Ｘ１の作動時間を予め決めておく時限タイマーである。この時限タイマーにより、リセット手段の繰返し動作を意図的に停止させるのを忘れても安全装置として機能し、不必要に散水を繰返すのをなくせる。
操作者が留守をするような場合、２４時間のオン／オフタイマーＺを作動させてリセット手段Ｘ１の動作開始時刻と終了時刻を予めセットしておくことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  散水手段の段数に関わりなく長尺の積雪面を処理できるため、小規模の井戸施設またはボイラー設備を使用して、工場、駅舎、公共施設のような数千平米から数万平米の長尺屋根はもとより数キロに及ぶ鉄道路床や路面にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】  本発明の散水熱交換方法を示す簡略説明図である。
【図２】  散水熱交換方法を実施する装備を施した折半屋根を示す。
【図３】  図２の部分拡大図である。
【図４】  融雪装備を施した折半屋根の一部の平面図である。
【図５】  屋根を複数のブロックに分けて散水手段を配列した斜視図である。
【図６】  散水操作を制御する手段の説明図である。
【符合の説明】
【００２６】１  折半屋根の凸所
１ｂ  棚状の表面
２  囲み
２ａ  側壁
２ｂ  オリフィス
３  傾斜側面
３ａ  吸液材
５  谷部
２０  散水手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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